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苜蓿青贮品质评定研究进展

2020-01-14罗润博张养东郑楠王加启

中国奶牛 2020年11期
关键词:青贮饲料苜蓿碳水化合物

罗润博,张养东,郑楠,王加启

(1.中国农业科学院北京畜牧兽医研究所,农业农村部奶及奶制品质量安全控制重点实验室,北京 100193;2.中国农业科学院北京畜牧兽医研究所,动物营养学国家重点实验室,北京 100193)

苜蓿以调制干草和青贮为主要贮存方式。干草是以自然干燥方法进行调制,随着苜蓿在田间晾晒时间的延长及机械化水平不高、种植规模偏小、气候条件差异大等原因,国产苜蓿干草品质偏低,奶牛养殖过多依赖进口苜蓿干草[1~3]。在畜牧业快速发展的今天,特别是奶牛业,奶牛对饲料品质有更高的要求,不仅对苜蓿需求量大还要品质好。而在苜蓿青贮过程中掌握好含水量就可以更好地保持青绿饲料的营养成分[4~6],相比干草可在更大程度上保证苜蓿品质,逐渐成为奶牛的重要粗饲料来源。苜蓿在青贮过程中,其品质会受到不同因素的影响,如干物质含量[7]、pH值高低[8]、乳酸[9]的发酵程度等都会影响苜蓿青贮的品质。因此对苜蓿青贮品质进行评定,不管是在实际生产中还是在科学研究方面均有一定意义。

1 苜蓿青贮的意义

苜蓿作为奶牛的重要饲料作物,含有丰富的蛋白质,饲喂价值高。但干草在保存过程中,易受到雨淋、叶片损失的影响致使营养价值降低。而将苜蓿调制成青贮可减少营养成分的损失,且青贮后气味酸甜芳香、易消化,家畜喜食,因此越来越多的养殖者选择将苜蓿调制成青贮来饲喂家畜。

苜蓿作为优质的饲料,中性洗涤纤维含量较低,家畜的干物质采食量较高,可促进瘤胃分泌消化液[10,11],从而有助于提高干物质的消化率;用苜蓿青贮喂养奶牛还可以改善乳脂或生乳的品质[12,13];大量的饲喂试验表明,饲喂苜蓿青贮可以提高奶牛产奶量,被誉为奶牛的“黄金搭档”;苜蓿青贮后可以长期保存并保鲜,在密封酸性环境下,不开封、不漏水可保持营养成分长年不变,还便于运输至苜蓿种植不足的地区。Leduc等[14]比较了饲喂红三叶草青贮和苜蓿青贮对奶牛体内多不饱和脂肪酸的转运效率及脂肪酸的影响,结果发现饲喂苜蓿青贮后,奶牛的实际产奶量高于饲喂红三叶草青贮组,苜蓿青贮可以维持瘤胃可降解蛋白和不可降解蛋白的供应,也会增加中性洗涤纤维的摄入量,提高奶牛整体的生产效率。还有研究发现,随着日粮中苜蓿青贮的增加,可使发酵的中性洗涤纤维排放量减少,抵消由于发酵的中性洗涤纤维量增加而预期产生的更多的甲烷排放量[15,16]。朱晓艳等[17]在用苜蓿青贮代替苜蓿干草的相关研究中发现,用苜蓿青贮替代苜蓿干草饲喂奶牛,瘤胃降解蛋白含量高于苜蓿干草。Plaizier和Calberry[18,19]探索了饲喂苜蓿青贮对乳品质的影响,发现乳脂率随着苜蓿青贮喂量的增加而有升高的趋势,说明饲喂苜蓿青贮可以提高牛奶的营养价值,有利于提高经济效益。

2 苜蓿青贮的评定指标及其意义

2.1 干物质

在苜蓿青贮过程中原料水分含量过高易发生霉变,过低则不易压实,所以在青贮前后监测干物质的含量是非常重要的。干物质水平对苜蓿发酵过程中氮转化的影响起着关键的作用,青贮饲料中的粗蛋白质含量可以直接影响动物对含氮物质的利用。蛋白水解的初始速率随干物质水平的增加呈线性下降趋势,蛋白水解速率随时间呈指数下降,氨氮的生成随着干物质水平的增加而减少,降低pH值和增加干物质含量可以降低氨气的生成速率[20]。青贮原料干物质水平应控制在多少为宜,目前国内外对此也存在很多争议。Borreani等[21]分析了近15年的文献,得出干物质含量控制在30%~50%之间进行青贮效果最好;而Buxton等[22]建议干物质含量在45%~55%之间,这样在裹包青贮过程中更容易压实;此外,Muck等[20]在研究苜蓿青贮饲料中干物质水平对氮转化的影响时发现,非蛋白氮、游离氨基酸和氨的最终浓度随着干物质的增加而降低,初始蛋白水解率会随着干物质水平的增加而呈线性下降。

2.2 pH值

掌握青贮发酵过程中pH变化规律是非常重要的,因为pH值是评价苜蓿青贮饲料品质好坏的重要指标。一般在青贮后pH值下降到4.2被认为是稳定青贮。如果在最初发酵时pH值不能迅速降低,那么其中的腐败微生物就会同乳酸菌竞争,影响苜蓿青贮的品质[23,24]。在苜蓿青贮中,乳酸菌将糖类转化成了有机酸,使pH值下降,从而抑制了有害微生物的生长代谢,减少了苜蓿在青贮过程中的变质。对有害微生物活动的抑制,可使蛋白酶的活性降低,提高苜蓿青贮的蛋白质含量[25]。

2.3 粗蛋白

苜蓿作为优质的粗饲料主要是以蛋白含量高著称,所以粗蛋白对评价苜蓿青贮来说是非常重要的指标。一般苜蓿青贮后的粗蛋白含量在20%以上,可以给瘤胃微生物提供必需氨基酸。对苜蓿来讲,叶片的蛋白质含量要高于茎秆,所以在青贮时要保持叶片完整,以保证蛋白质的含量。另外,粗蛋白水平和其贮藏时间成正比。有大量文献发现,饲喂苜蓿青贮可增加奶牛的产奶量和总微生物蛋白含量,还提高了牛奶蛋白质水平[26]。用苜蓿青贮饲喂泌乳奶牛,瘤胃氨氮和生乳尿素氮含量较高。

但需注意的是,由于苜蓿的碳水化合物含量低,缓冲能力高,因此难以单独青贮,而碳水化合物的含量对青贮饲料品质的稳定至关重要,目前已经开发了许多方法来改善其发酵质量,例如,与禾本科牧草进行混贮,以及使用化学添加剂或生物接种剂。有试验表明,经过60d的青贮,在苜蓿和玉米混合青贮饲料中,pH值、非蛋白氮、氨氮和肽氮含量呈线性下降。在苜蓿和高粱的混合青贮饲料中,干物质和非蛋白氮的含量随着高粱含量的增加而线性增加,而pH值、乳酸和氨氮的含量则呈线性下降。这项研究表明,与添加高粱相比,玉米和苜蓿混贮对青贮料发酵质量和抑制蛋白质降解具有更积极的作用[27]。

2.4 纤维

纤维是植物细胞壁主要组成成分,可以刺激唾液的分泌和反刍,主要是因为奶牛采食苜蓿青贮后瘤胃常含有较高的厌氧真菌,日粮中纤维含量越高,奶牛的采食和反刍时间就越长。在《青贮和半干青贮饲料 紫花苜蓿》质量分级团体标准[28]中,对中性洗涤纤维和酸性洗涤纤维评价一级标准分别是≤36%和≤30%。对奶牛的干物质采食量影响较大的是中性洗涤纤维,它在网状瘤胃中具有潜在的充盈作用[29]。纤维含量、物理形态和发酵活性影响奶牛采食量以及奶牛对饲料的泌乳反应。饲喂苜蓿青贮代替玉米青贮可减轻由于饲料供应中断而引起的酸中毒风险,这可能是由于苜蓿中有较低的淀粉浓度、较高的有效纤维浓度,以及相对于玉米青贮来说有更高的缓冲能力[30]。

2.5 碳水化合物

碳水化合物在奶牛日粮中占60%~70%,是奶牛的主要能量来源之一。苜蓿碳水化合物含量在3.7%(DM)左右,而苜蓿青贮最低碳水化合物含量为9.5%(DM),所以适当的碳水化合物可提高青贮效果[31]。评价苜蓿青贮中碳水化合物的含量对提高奶牛的氮利用率是至关重要的,因为瘤胃微生物和机体代谢所需能量来源于碳水化合物在瘤胃和肠道的消化[32]。碳水化合物可以通过刺激微生物蛋白质的合成来提高青贮饲料中非蛋白氮的利用率[33]。已有研究表明,牛奶中乳脂的含量受饲喂不同含量碳水化合物日粮后奶牛瘤胃产生的乙酸/丙酸比值的影响[34],瘤胃内碳水化合物的含量和组成受瘤胃可降解蛋白向微生物蛋白转化的影响,由于它们之间的降解速率不同,则会造成氮素的无效利用,也会导致进入十二指肠的氮含量降低和瘤胃微生物蛋白的产量降低[35]。有研究发现苜蓿青贮可以提高瘤胃微生物的合成能力进而提高奶产量。范金星等[36]发现用苜蓿青贮替代苜蓿干草饲喂奶牛,产奶量和乳品质得到提高,乳蛋白率提高了9.3%。

2.6 有机酸

附着在新鲜苜蓿上的乳酸菌含量低,青贮时无法迅速而充分地降低pH值,为了实现快速降低苜蓿pH值,可在青贮时添加一定量的乳酸菌。青贮发酵过程的好坏由有机酸总量决定,其中乳酸所占比例越高越好。乳酸对青贮品质的改善已经有众多研究[37~39],一般认为青贮的长期保持要依靠乳酸菌快速抑制有害微生物的繁殖;乙酸和丁酸的含量高低对发酵质量有很大影响,含量高会引起青贮饲料的变质。在苜蓿青贮前后添加一定量的有机酸可以产生较强的抑菌性,尤其是对苜蓿这种可溶性碳水化合物低、收获时含水量高难青贮的饲料来说,可以很好地抑制有害微生物的繁殖,同时有机酸可以抑制酵母菌繁殖,有利于在青贮窖开窖后预防青贮的二次发酵。在《青贮和半干青贮饲料 紫花苜蓿》质量分级团体标准[28]中,对乙酸和丁酸评价一级标准分别是≤20%和0%。Ertekin等[40]研究发现发酵乳杆菌对青贮饲料品质性状方面的影响较突出。在苜蓿青贮前添加有机酸,调制青贮料进行饲喂,奶牛生长性能有所提高。苜蓿青贮中十二指肠可利用的粗蛋白质含量高于玉米和大麦青贮饲料,并且在苜蓿中添加甲酸后,瘤胃的微生物合成速度和微生物氮含量均增加了。另外,添加有机酸的青贮会降低瘤胃中粗蛋白的表观消化率,并增加过瘤胃蛋白的比例,添加甲酸可以通过增加动物脂肪来改善动物生长性能[41]。总而言之,有机酸是直接能反映出苜蓿青贮好坏的指标。

2.7 氨态氮与总氮比值

苜蓿被广泛用作奶牛的饲料,除了蛋白含量高、适口性好等优点以外,对奶牛来说还可以提高其消化率、促进奶牛繁殖性能。氨态氮与总氮比值是反映青贮时蛋白质分解好坏的指标,氨态氮的浓度会随贮藏时间的增加而增加[28]。在《青贮和半干青贮饲料 紫花苜蓿》质量分级团体标准[32]中,对氨态氮/总氮的比值评价一级标准是≤10%。饲喂苜蓿青贮可提高奶牛瘤胃中的氨态氮浓度,并将过量的氮排泄到环境中。根据Langston等[43]的研究发现,蛋白经水解可形成肽和氨基酸,氨态氮的形成反映了氨基酸的脱氨作用,青贮饲料中的氨态氮浓度不同,主要是因为在青贮过程中游离氨基酸脱氨强度导致的。此外,还与干物质采食量有关系,苜蓿青贮饲料中氨氮含量的增加会降低奶牛干物质采食量,对牛奶产量和牛奶脂肪产量也会产生负面影响[44]。

2.8 颗粒大小

青贮饲料的颗粒大小是很重要的,因为颗粒过长会增加奶牛咀嚼所需时间,并且影响在瘤胃中的降解程度,从而延长进食的时间。纤维消化率可能也会限制泌乳奶牛的干物质采食量,通过改变饲粮中青贮纤维的含量、消化率和颗粒大小,可以使泌乳奶牛的进食时间增加。不仅如此,青贮饲料的颗粒大小对发生亚急性瘤胃酸中毒的哺乳期奶牛的瘤胃pH值也有一定的影响。奶牛发生亚急性瘤胃酸中毒时,瘤胃pH值一般低于5.5。使用带有4.0mm筛网的全混合日粮颗粒分离器可对苜蓿青贮的物理有效纤维指标进行更好的评价。苜蓿青贮饲料颗粒在小于1.18mm时奶牛瘤胃流出速度更快,平均为5.57%/h[45]。并且Soita[46]研究发现,饲喂短青贮饲料的奶牛每天咀嚼和反刍的时间比饲喂长青贮饲料的奶牛少90min。

3 结论与展望

国内学者在进行苜蓿青贮评价时,评价指标和评价方法各不相同,比如对苜蓿的碳水化合物含量、乳酸含量、蛋白质含量、蛋白降解程度进行评价时已有众多的指标与方法。其实还可以在对营养成分评价的基础上,增加对温度、含氧量等指标进行评价。目前评价青贮玉米的指标不适用于评价苜蓿青贮,我国还没有一项针对苜蓿进行评定的国家标准,建立一套针对苜蓿青贮的评价标准和评价方法已迫在眉睫。

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